清晨好,您是今天最早来到科研通的研友!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整的填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您科研之路漫漫前行!

Parallelized computational 3D video microscopy of freely moving organisms at multiple gigapixels per second

计算机科学 计算机视觉 人工智能 卷积神经网络 视野 三维重建 帧速率 软件 程序设计语言
作者
Kevin C. Zhou,Mark Harfouche,Colin Cooke,Jaehee Park,Pavan Chandra Konda,Lucas Kreiß,Kanghyun Kim,Johan Jönsson,Jed Doman,Paul Reamey,Veton Saliu,Clare B. Cook,Maxwell Zheng,Jack P. Bechtel,Aurélien Bègue,Matthew E. McCarroll,Jennifer Bagwell,Gregor Horstmeyer,Michel Bagnat,Roarke Horstmeyer
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.48550/arxiv.2301.08351
摘要

To study the behavior of freely moving model organisms such as zebrafish (Danio rerio) and fruit flies (Drosophila) across multiple spatial scales, it would be ideal to use a light microscope that can resolve 3D information over a wide field of view (FOV) at high speed and high spatial resolution. However, it is challenging to design an optical instrument to achieve all of these properties simultaneously. Existing techniques for large-FOV microscopic imaging and for 3D image measurement typically require many sequential image snapshots, thus compromising speed and throughput. Here, we present 3D-RAPID, a computational microscope based on a synchronized array of 54 cameras that can capture high-speed 3D topographic videos over a 135-cm^2 area, achieving up to 230 frames per second at throughputs exceeding 5 gigapixels (GPs) per second. 3D-RAPID features a 3D reconstruction algorithm that, for each synchronized temporal snapshot, simultaneously fuses all 54 images seamlessly into a globally-consistent composite that includes a coregistered 3D height map. The self-supervised 3D reconstruction algorithm itself trains a spatiotemporally-compressed convolutional neural network (CNN) that maps raw photometric images to 3D topography, using stereo overlap redundancy and ray-propagation physics as the only supervision mechanism. As a result, our end-to-end 3D reconstruction algorithm is robust to generalization errors and scales to arbitrarily long videos from arbitrarily sized camera arrays. The scalable hardware and software design of 3D-RAPID addresses a longstanding problem in the field of behavioral imaging, enabling parallelized 3D observation of large collections of freely moving organisms at high spatiotemporal throughputs, which we demonstrate in ants (Pogonomyrmex barbatus), fruit flies, and zebrafish larvae.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
神勇的天问完成签到 ,获得积分10
6秒前
JL完成签到 ,获得积分10
30秒前
王敏完成签到 ,获得积分10
43秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
44秒前
SX0000完成签到 ,获得积分10
52秒前
从容芮应助玲玲采纳,获得10
57秒前
粗心的荷花完成签到 ,获得积分10
1分钟前
不辣的完成签到 ,获得积分10
1分钟前
苏格拉没有底完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
征坤888发布了新的文献求助10
1分钟前
HHW完成签到,获得积分10
1分钟前
Bennyz完成签到,获得积分10
1分钟前
李lll发布了新的文献求助10
1分钟前
Hiaoliem完成签到 ,获得积分10
1分钟前
李lll完成签到,获得积分10
2分钟前
征坤888完成签到,获得积分10
2分钟前
2分钟前
玲玲完成签到,获得积分10
2分钟前
YAYA完成签到 ,获得积分10
2分钟前
现代笑珊发布了新的文献求助10
2分钟前
现代笑珊完成签到,获得积分10
3分钟前
sobergod完成签到 ,获得积分10
3分钟前
昵称完成签到 ,获得积分10
3分钟前
小强完成签到 ,获得积分10
3分钟前
嗯嗯嗯哦哦哦完成签到 ,获得积分10
3分钟前
4分钟前
guoxihan完成签到,获得积分10
4分钟前
开心每一天完成签到 ,获得积分10
4分钟前
4分钟前
郝君颖完成签到 ,获得积分10
4分钟前
4分钟前
meijuan1210完成签到 ,获得积分10
4分钟前
明朗完成签到 ,获得积分10
4分钟前
吴雪完成签到 ,获得积分10
4分钟前
vitamin完成签到 ,获得积分10
4分钟前
小白完成签到 ,获得积分10
5分钟前
zh完成签到 ,获得积分10
5分钟前
花园里的蒜完成签到 ,获得积分0
5分钟前
hzauhzau完成签到 ,获得积分10
5分钟前
高分求助中
Evolution 10000
Sustainability in Tides Chemistry 2800
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Diagnostic immunohistochemistry : theranostic and genomic applications 6th Edition 500
Mantiden: Faszinierende Lauerjäger Faszinierende Lauerjäger 400
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3155004
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2805717
关于积分的说明 7865869
捐赠科研通 2463987
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1311698
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 629728
版权声明 601856